影响建筑节能设计因素分析

影响建筑节能设计因素分析

摘要公共建筑节能设计标准已经开始实施，为便于设计人员了解建筑和围护结构热工性能对能耗的影响，有利于结合工程实际情况，合理调整设计参数，在满足节能标准的前提下，尽量满足设计的个性化需求，本文针对公共建筑中的办公建筑节能设计影响因素进行模拟分析，供设计低耗能建筑参考。

关键词公共建筑节能设计能耗办公建筑

1引言

《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2005于2005年7月1日实施，按照标准要求，进行公共建筑节能设计分为两部分，建筑和建筑热工设计和围护结构热工性能的权衡判断。在建筑和建筑热工设计中的强制性条文中，对建筑的体形系数、不同窗墙比下的门窗传热系数和窗子遮阳系数、外墙屋顶外围护结构的传热系数、与非采暖空调房间相邻的隔墙的传热系数等作了强制性规定，当设计建筑满足这些强制性条文时，设计建筑即满足节能标准的要求，如果其中某些指标不满足，则应进行围护结构热工性能的权衡判断，要求设计建筑的能耗小于参照建筑的能耗。在工程设计中，设计师可能根据具体情况，调整各种参数，使设计建筑既满足功能和创意的需求，又满足节能标准的最低要求。为便于设计人员了解建筑和围护结构热工性能对能耗的影响，以利于设计低耗能建筑，本文针对办公建筑节能设计中的影响因素进行模拟分析，以确定各影响因素对能耗影响的大小。

2分析方法

以实际建筑物作为分析的建筑模型，该建筑满足节能标准对当地设计建筑的要求，其各项热工性能均达到节能标准的规定值（上限值），即该建筑是一个刚刚满足节能标准的建筑，按照公共建筑节能设计标准附录B中规定的空调系统形式、房间设备功率、人员密度、照明功率密度、新风量、各种时间表等条件，计算能耗，以其能耗作为参考，在一定范围内分别改变对能耗有影响的建筑物的窗墙比、窗子传热系数、窗子的遮阳系数，以分析各种因素对能耗的影响大小。计算软件采用本公司开发的公共建筑节能设计计算软件PBEC的修改版计算。

3影响因素分析

3.1 参照建筑

该建筑为一办公楼建筑，地下三层，地上三十九层，建筑面积63891m2,地上52321m2.地上高度136.80 m, 筒中筒结构，典型标准层东西长40.5m,宽29.9m,裙楼部分各层建筑面积大于典型标准层面积，厕所和电梯在内筒中央区。各朝向的窗墙比：北向 0.62，西向 0.55，南向 0.64，东向 0.59,体形系数 0.12，整个建筑物平均窗墙比0.6，假设新风系统按层划分。

3.2 窗墙比的影响

从采光、建筑艺术和室内人员感觉角度考虑，公共建筑的窗墙比往往偏高，从建筑节能角度，宜降低窗墙比，为分析窗墙比的影响，将窗墙比的取值范围加大，以分析影响大小。计算结果见以下各表。表中数据为计算条件下的耗能量与参照建筑耗能量之比。

计算地点北京（参照建筑围护结构热工性能按0.5<窗墙比≤0.7取值,窗墙比取实际值）

计算地点上海（参照建筑围护结构热工性能按0.4<窗墙比≤0.5取值,窗墙比取0.45）

从计算结果可以看出窗墙比的影响大小与朝向和地区有关，不同地区空调供冷量和采暖供热量所占比例明显不同，所以窗墙比的影响大小取决于其对空调和采暖耗能量的影响大小。

窗墙比的影响随朝向不同而不同，对于北向，窗墙比的变化对耗能量影响比较有规律，窗墙比增加0.05,耗能量约增加1.5—2.0‰左右，对于东西向，窗墙比增加0.05,耗能量约增加1—1.3‰左右；对南向的影响，与地区有关，对于北方地区，在某些窗墙比范围内，窗墙比的加大，耗能量反呈递减趋势，分析原因，因南向房间，全年接受太阳辐射得热量较多，使得冬季采暖供热量减少，同时夏季空调供冷量增加，但两

者之和减少。而对于南方广州地区，能耗随着南向窗墙比的增大而增大，对于上海地区，空调耗能为主，采暖也占一定比例，南向变化不明显。

因此，从全年耗能角度考虑，对于空调能耗和采暖能耗相当，或采暖能耗所占比例较大的地区，南向窗墙比在一定范围内变化，对全年能耗影响不大，设计师有一定的选择空间。

3.3 窗子传热系数的影响

为比较窗子传热系数变化对能耗的影响，窗子传热系数分别取值2.0、2.3、2.5、2.7、3.0、3.5 W/(m2.K),参照建筑的围护结构热工性能按0.4<窗墙比≤0.5取,窗墙比设定为0.45,分别对北京、上海、广州进行计算，采用2.2的比较方法。对于上海地区，窗子传热系数每降低0.1 W/(m2.K),总能耗降低约2‰左右。对于广州地区，窗子传热系数每降低0.1 W/(m2.K),总能耗降低约0.33‰左右,可见窗子传热系数的影响甚微。对于北京地区，窗子传热系数每降低0.1 W/(m2.K),总能耗降低约3‰左右，但也出现传热系数增加，总能耗减少（耗热量增加，耗冷量减少）的情况，分析原因，主要是办公建筑，空调运行方式为间歇运行，模拟条件为定新风量系统，北方地区气候特点是夏季温差较大，白天温度高，夜间温度低，传热系数增大后，夜间非空调时间室内温度会降低，建筑物的蓄热量减少，使得工作时间的总能耗下降，在这种情况下，应存在一个最佳的窗子传热系数值。

3.4 窗子遮阳系数的影响

对节能标准中有遮阳系数限值的朝向，其窗子遮阳系数分别取值 0.5—0.8, 间隔0.05，其他计算条件同2.3.对于北京地区，窗子遮阳系数增加，采暖耗热量减少，空调耗冷量逐渐增加，而总和有减少的趋势；对于广州地区，窗子遮阳系数增加,耗能量增加，窗子遮阳系数增加0.05，总耗能量增加约2—2.6%。对于上海地区，变化介于北京和广州之间；因此，对于以空调为主的广州地区，减少遮阳系数，将明显减少耗能量，对于采暖耗能量占一定比例的地区，不能简单地一味追求降低窗玻璃本身的遮阳系数，应考虑合理设置活动遮阳设施，既减少空调能耗，又不影响冬季房间日射得热。可见，对于任何地区，合理设置活动遮阳设施是减少能耗的有效方法。

4 结论

（1）对于采暖能耗所占比例较大的北方地区，南向窗墙比可在一定范围内适当加大，虽然影响设备最大容量，但从能耗角度分析，影响不明显，可以给设计师一定的选择空间。

（2）对于以空调耗能为主的南方地区，窗子传热系数对能耗的影响较小。

（3）任何地区，合理设置活动遮阳设施都是减少能耗的有效方法，在设计中应引起重视。

（4）在设计空调系统时，应考虑办公建筑室内发热量大、间歇运行的特点，在过渡季应考虑变新风系统，在夏季的夜间，当室外空气温度低于室内温度时，可考虑利用室外空气预冷房间。